JPH04501167A - 空気温度の調節方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 空気温度の調節方法およびその装置 本発明は空気の調節に関し、具体的には、換気装置や空調装置に送り込む空気の 温度を調節する方法と装置に関する。

排気空気から熱を回収し、その熱を利用することで、換気や空調の装置に供給す る空気を加熱せしめることは周知である。

この場合の加熱には、二種類の群の流路を備えた回収熱交換器が使用される。一 方の群の流路に供給空気を、他方の群の流路に排気空気をそれぞれ通すような構 成になっており、両群の流路は、熱伝導性の薄壁を介在して交互に配置されてい る。排気空気の温度が供給空気よりも高ければ、熱伝導壁の作用によって、排気 空気の熱は供給空気には伝わらない。

排気空気を熱交換器に通すのに先立って、その空気を加湿して供給空気を冷却さ せることも周知であるが、実用化されるに至っていない。この方法によると、熱 交換器中で先ず排気空気が、次いで供給空気が冷却される。

本発明の目的は、供給空気の温度を調節する方法と装置を提供することにある。

本発明によれば、排気空気を通す流路に水を直接流入させることにより、排気空 気を冷却する。その際、排気空気流路を形成している熱伝導壁の略全表面積を覆 って、はぼ連続した水の膜が形成されるように、水を流入せしめることが好適で ある。

排空気流路から出てくる過剰の水を収集し、その流路の入口へ再循環させるか、 あるいは空調装置と熱交換器を収納している建造物の屋根に散布することができ る。

上記のように水を流入させると、排気空気と供給空気を効率良く冷却できるのに 加え、排気空気流路を清浄に保ち得るので、異物の付着による熱交換器の効率低 下を防ぐことが可能である。

火災の場合、水によって熱交換器の過熱、ひいては機能低下を防止できるという 利点がある。

特に冬季の寒冷期間においては、排気空気から回収される熱による温度以上に、 供給空気を加温するのが望ましい。既知の空調装置では、供給空気の加温に、熱 交換器の下流の供給空気ダクト内に設けたヒーターを使用している。このヒータ ーは、加温が必要なときに作動される。しかしながら、電気エネルギーの使用は 、必ずしも便利とはいえない。

本発明のまたの目的は、電気エネルギーに依存することなく、供給空気を簡便に 効率良く加温させるための方法と装置を提供することにある。本発明の場合、排 気空気を熱交換器の流路内−ナーを使用して加温せしめる。加温後の排気空気を 熱交換器に流入させると、供給空気が熱交換によって加温される。排気空気用の ダクトと流路は供給空気用のものとは分離されているので、供給空気が燃焼ガス や燃焼生成物によって汚染される恐れはない。

本発明による方法と装置のそのほかの特徴は、請求の範囲および添付図面に関連 した実施態様の後記説明から明白になろう。

第１図は、本発明を実施した空調装置の一部縦断面の概略正面図である。

第２図は、第１図の空調装置の平面図である。

第３図は、第１図と第２図に示した空調装置の回収熱交換器を第１図の■−■線 から見た概略拡大断面図である。

第４図は、第３図の熱交換器中に配置されている複数の熱交換プレートの一つを 拡大した端面図である。

第５図は、本発明の第二実施態様を示す概略図である。

第６図と第７図は、第５図に示した空調装置の熱交換器を、それぞれ流路に対し て横方向と平行な面から見た概略縦断面である。

図示の空調装置は、アパート、オフィス、工場等の空調に使用されるものであっ て、建築物の屋根の上の密閉空間などに据え付けることができる。この密閉空間 の境界は、第１図に仮想線で示しである。

第１図から第４図を参照して説明すると、空調装置内へ送り込む供給空気に適す るように処理される屋外空気は、上記密閉空間の壁部の一個所に設けた吸気口Ｋ を経て、空調装置の吸気点検部１１に流入する。この点検部は、供給空気系の流 通方向に見て、つまり第１図と第２図の左側から右側に見て、空調装置の第一部 位を構成している。点検部１１の後方に配置されているのは、直交流式の板状熱 交換器１２であって、その供給空気流路内を吸気空気が水平に流れる。この熱交 換器については、後で詳しく述べる。符号１３は、熱交換器の供給空気流路から 排気された空気を加温するためのヒーターである（この加温は寒冷期においての み必要である）。ヒーター１３に隣接して、供給空気を封止するダンパー１４、 加湿器１５、ファン１７を含む供給空気ファン部１６、吸音器１９とフィルター ２０を含む開閉自在な吸音フィルター部１８が順次に配置されている。

排気空気を垂直方向に流す排気空気流路を有する熱交換器１２とは別に、排気空 気系は、熱交換器１２の頂部に位置する吸込フード２１を備えている。吸込フー ド２１は、その垂壁の一つにおいて排気空気ダクト部２２に連結され、またその 下面において熱交換器の縦設排気空気流路に開放状態で連通ずるように配置され ている。

排気空気系には、熱交換器１２の底部に位置し、かつ排気空気流路と開放状態で 常時連通している収集箱体２３と排気空気ファン２４も含まれている。排気空気 ファン２４は、その吸引側で収集箱体２３に接続され、またその加圧側で排気空 気ダクト部２５に接続されている。排気空気ダクト部２５は吸気点検部１１を通 過しているため、排気空気と、吸気部１１から熱交換器中に流入する空気との間 で熱交換が行われる。

点検ドア２６を備えた吸気点検部１１は、ダンパー２８を有するバイパスダクト ２７を介して供給空気ファン部１６に直接連結されているので、屋外空気の少な くとも一部を必要に応じて暫定的に供給空気ファン１７へ直接流入させることが 可能である。この場合、熱交換器の効率を一時的に低下させることにより、低外 温時の凍結を防止せしめるか、もしくは供給空気温度の不当な上昇に対して反作 用させればよい。

第３図と第４図に、熱交換器１２の熱交換用部材が例示しである。　多数の板状 平坦な箱体３０が並列に設置されており、第４図は、その箱体の一つを吸気点検 部１１から見た状態である。箱体３０は、所定の距離をもって離隔した状態で、 フレーム３１の中に縦方向に配列されている。箱体３０の平滑にして平坦な板金 壁３２．３３の外側部によって、全長にわたって均一幅（第２図で縦方向に測定 して）かつ均−長さく第２図で横方向に測定して）の、平滑な平坦横面を有する 多数の立設した排気空気流路３４が形成されている。

各箱体３０の壁部３２．３３は、第４図に示したごとく、単一板金を上下端部の 管状部材３５を中心に曲折させて形成しである。その上下端部は、箱体の一側部 上に重なっている。壁部３２．３３の間の波状に曲折された板金片３６は、水平 方向において箱体と同じ広がりを有し、両管状部材３５の一方から他方に延びて いる。供給空気流路は、一方で曲折板金３６により、他方で箱体壁部３２．３３ の内側部により位置決めされている横設の平滑流路３７によって形成されている 。

箱体壁部３２．３３を形成している板金の重設端部は、重なる領域全体が接着剤 で一体に接合されている。さらに、板金片３６、管状部材３５と曲折板金片、フ レーム３１と箱体３０も接着剤を使用して一体に接合されている。接着剤の適例 として、ポリウレタン接着剤を挙げることができる。

上記のような箱体３０の構成および接合部の形成をもって、熱交換器１２を迅速 に組み立てることができる。排気空気流路３４から供給空気流路３７に至る経路 において、空気のオーバーフローは実質的に皆無であって、供給空気が排気空気 で汚染されることもない。熱交換器の表面が流れ方向に平滑になっているから、 吸気側に供給空気用のフィルターが不存であっても、供給空気流路を清浄に保つ ための特別な手段は必要ではない。

本発明による熱交換器は、長期間（数年間）使用後も、供給空気流路の壁部上に 異物の堆積がほとんど認められないことが判明した。通常、排気空気は、屋外空 気に比較して、はこりによる汚染が激しいものであるが、排気空気流路３４の表 面も平滑に形成されているので、簡単に経済的に清浄化できる。詳しくは後述す る通りである。

熱交換器１２の吸込フード２１の内部に、供給管４１に接続され、かつ電動バル ブ４２（ソレノイドバルブ）を含む第一群のスプレーノズル４０が取り付けであ る。スプレーノズル４０は、排気空気流路の略全断面流域に水を噴霧するととも に、その流路の略全表面上に下方向に流れる水の薄膜を形成するように位置決め されている。箱体３０の下部に設けた収集箱２３は、排気空気と過剰の加湿水の 両方を収容し、貯水体としての機能を有する。したがって、収集箱２３は、その 箱中における水面を一定に保つための浮上制御式フィードバルブ（図示せず）を 介在して、常時加圧されている水供給管に接続されている。収集箱からの集水は 電動ポンプ４３によって行われ、バルブ４２の開放に伴って水が供給管４１へ流 出する。

排気空気流路３４への給水は、図示例の空調装置の一部を構成する電動モニター （図示せず）の制御下でなされる。排気空気の加湿時、つまり供給空気の冷却時 と、流路３４の壁部３２゜３３のフラッシング時に水を供給することができる。

前者と後者の場合の給水を併用してもよいが、排気空気中に含まれる塵芥の実際 量または予想量に応じて、給水時間の長短を個別に定める必要がある。排気空気 流路３４の垂壁が平滑であること、またスプレーノズル４０を箱体３０の上流側 に形成したので、効率の良い洗浄が実現できるとともに、熱交換器を常時効率良 く作動させることが可能である。

排気空気流路３４から洗い流された塵芥は収集箱２３の下部に沈降し、空調装置 の保守または点検の際に除去すればよい。

吸込箱２１には、火災または煤煙検知器により制御されたバルブ（図示せず）を 介し、給水系に別体に接続した第二群のスプレーノズル（図示せず）が配列され ている。これらのスプレーノズルはスプリンクラ−として作用するものであって 、火災の場合に熱交換器が過熱するのを防止するとともに、排気系ダクトから出 た空気が供給系ダクト内に流れ込むのを防止する。

火災の際、排気空気が煤煙および／または有毒ガスと混和する恐れのあることか ら、排気系の供給系への流れを阻止することは重要なことである。本発明によれ ば、熱交換器の過熱を防止できる構成となっているため、一般に火災保護条例に よって、６００℃以上の温度に耐えない場合に義務づけられている排気空気用バ イパスの設置を省略することができる。熱交換器をアルミ製にすれば、バイパス は不要である。

火災や温度の異常上昇の際に、バルブ４２を自動的に開放してポンプ４３を始動 させる制御手段をバルブ４２に付設すれば、スプレーノズル４０、供給管４１、 ポンプ４３を経て、上述のごとき保護機能を同様に達成できる。あるいはスプレ ーノズル４０を、ポンプ４３に接続するのに加えて、火災または煤煙検知器で制 御されて常時閉止しであるバルブを含む給水主管にも接続させてもよい。

供給空気用加湿器１５には、供給空気ダクトの頂部に位置し、かつ給水管４６に 接続されているスプレーノズル４５も含まれている。給水管４６は電動バルブ４ ７（ソレノイドバルブ）を含み、ポンプ４３に接続されている。このように構成 したため、排気空気流路３４への給水用ノズルと同−源からの給水が可能である 。過剰水は加湿器１５の底部に集められ、ドレン管４８を経由して収集箱２３に 送られる。加湿器１５への給水は、前述の電動モニターで制御される。

供給空気ファン部１６とそのファン１７としては、従来知られているものが適用 できる。ファン１７の出口は吸音器１９の側に向いて解放されており、吸音器１ ９は、拡散器として配置され、かつその内面には吸音材が被覆されている。

フィルター２０は、衛生上の理由で供給空気の濾過を必要とするとき以外は、通 常は一部を通して大部分であるが、断線するように配置されている。濾過を要す るのは、例えば花粉の発生する季節であって、空調装置の全稼動時間から見て、 比較的短時間を除いてはフィルターは不要である。フィルター２０は非制限的な ものとして図示したが、その始動、停止に当って、フィルタ一部材５１を支承し 、かつ固定ダクト部材５２と共作用するホルダー５０を変位させると同時に（供 給空気ダクトの長手方向）、横方向の通路を露出せしめる。

ホルダー５０の変位には、従来のダンパー作動器（図示せず）といった適切な作 動手段を使用する。操作は自動、手動のいずれでもよい。

屋外空気は一般に衛生面での濾過を必要とせず、また熱交換器１２の保護にも濾 過は要しない。熱交換器１２は、空気の流れ方向に平滑な、塵芥の付着の少ない 表面を備えた供給空気流路３４を有している。したがって、フィルター２０を長 期間停止したままでも、何ら支承は来たさない。

屋外空気の温度が低く、熱交換器１２の加温では不十分な季節を除いては、ヒー ター１３を始動させる必要はない。ヒータ“　−１３は従来知られているもので あるが、その加熱面は空気流の方向に平滑であって、塵芥の付着しないものでな ければならない。

第５図の空調装置は、第１図から第４図に例示したものと同様の用途と構成を具 有したものである。

供給空気としての屋外空気は、ダンパー６１とフィルター６２を経由して板状熱 交換器６３に取り込まれる。この実施態様は、後述の構成上の差異以外は、先の 実施態様の熱交換器１２と同一である。　供給空気は、熱交換器６３の供給空気 流路を水平方向に流れたあと、ヒーター６４と供給空気ファン６５を経て空気調 節領域に入る。　排気空気は、排気空気ダンパー６６から、プレートスタック６ ７の上部に配置されている吸気フード６８に入ったあと、プレートスタック６７ に立設しである排気空気流路内に流れる。プレートスタック６７から出て来た排 気空気は、そのスタックの下部に配置されている収集箱６９に収容されたあと、 排気空気ファン７０に流れて屋外に排出される。必要ならば、ファン７０からの 排気空気の一部を戻し空気ダンパー７１から、熱交換器６３の上流側に取り付け られた供給空気タクトへ送り込むこともできる。

排気空気の一部をバイパスダンパー７２を介して熱交換器６３へバイパスさせ、 排気空気ファン７０に直接流入させることも可能である。

第一実施態様の場合と同様に、プレートスタック６７は、縦方向に平行に、隣接 間にわずかに隙間を設けた状態で配置された板状の平坦な複数の箱体７３からな る。その結果、箱体７３は、複数の均一幅の立設した排気空気流路を形成してい る。各箱体７３の内部には、その箱体の側壁部により、供給空気用の流通路７５ が形成されている。各流通路７５は、箱体壁部の間の、曲折された波状板金片（ 図示せず）を介在して、多数の副流路に分割されている。これらの副流路は供給 空気流方向に平滑になっている。

第５図から第７図の熱交換器６３には、第１図から第４図におけると同様に、排 気空気流路７４に給水するための手段が取り付けである。この場合も、流路７４ の壁部上に、上部吸気端から下部排気端の略全壁表面積を覆った水の薄膜が形成 される。

プレートスタック６７の直下に、そのスタックを横切って延びた一対の平行な水 平の分配溝７６が配置されている。溝７６の側壁７７の上縁部は鋸歯状に形成さ れ、多数の切欠部７８を有している。切欠部７８を設けたことで、分配溝７６の 水が排気空気流路７４の壁部上端の長さにわたって略均−に分配されるので、そ の壁部の略全面積上に水の薄膜が形成される。

分配溝７６がプレートスタック６７の入口側部を部分的に被覆しているので、流 路７４の全面で排気空気を均一に分配できる。

分配溝７６への給水は、ポンプ８０により供給管７９を経由して行う。ポンプ８ ０は、プレートスタック６７の下部の収集箱６９に配置されているトレー８１か ら吸水する。収集箱６９には、排気空気流路７４から出て来た水が収容されてい る。レベル調節器（図示せず）の作用により、給水主管に接続され、かつソレノ イドバルブ８３を含む冷水管８２から、トレー８１に水が補給される。流路７４ への給水は解放状の非加圧系であるから、スプレーノズルの場合に発生する問題 が解消される。

その問題とは、スプレーノズルは目詰まりを起こし易いので、高圧力を必要とす るのに伴い、密封の問題を惹起し、さらには広いスペースを占めるという不利益 のことである。

排気空気によって誘導されて排気空気流路７４を流通する水からの、熱の散逸が 供給空気の温度を低下させるのに不十分な場合に（例えば排気空気の相対湿度が 高い場合に）、管８２から冷水が流出する。

屋外空気の温度や相対湿度が高いときは、冷却装置Ｒに付設しである別体の熱交 換器８４により、水を冷却したあと、熱交換器６３へ流入させる。その際、熱交 換器６３をバイパスさせるために、バイパスダンパー７２により、比較的温かい 排気空気が発生することもある。

清水を長期間給水する場合、分配管８５を使用することで、トレー８１から流れ 出る過剰の水を、空調装置を収納した建造体の屋根８６に散布することができる 。このようにして、屋根から伝達される不必要な熱を避けることが可能になる。

第６図と第７図に示したように、熱交換器６３の吸気フード６８に内部に、燃料 供給管８８に接続したバーナー、好ましくは燃料ガスバーナー８７が配置されて いる。バーナー８７は従来知られているものであって、点火や消火、燃料供給制 御等に必要な適切な手段（図示せず）が付設されており、プレートスタック６７ に流入させる前の排気空気を加温するために、つまり供給空気の加温が必要なと きに使用される。燃焼に必要な酸素は排気空気から取り込まれるが、本発明では 燃焼空気を別途供給する。

本発明においては、第１図から第４図に示した空調装置、あるいは第６図と第７ 図に例示のバーナー８７のごときバーナーを備えた回収型熱交換器が提供される 。上記のバーナーは極く限られた期間内に使用されるものであるから、携帯自在 な着脱容易な燃料容器を備えた小型のガスバーナーに代替しても差し支えない。

国際調査報告

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. １．供給空気用の第一群流路と、排気空気用の第二群流路とを有し、第二群流路 が第一群流路に対して熱交換自在に配置され、供給空気を冷却する必要があると き、排気空気に給水する回収型熱交換器中で、供給空気の温度を調節する方法で あって、熱交換器（１３、６３）の第二群流路（３４、７４）に水を直接供給せ しめることを特徴とする調節方法。
2. ２．第二群流路（３４）の壁部（３２、３３）に水を噴霧せしめることを特徴と する請求項１に記載の調節方法。
3. ３．第二群流路（３４、７４）の壁部（３２、３３）に、その壁部の略全表面積 を覆って、かつ排気空気と一体になってその第二群流路に流入する水の膜を形成 することを特徴とする請求項１または２に記載の調節方法。
4. ４．第二群流路（７４）の入口端部の分配溝（７６）から、水を重力により壁部 （３２、３３）に流入せしめることを特徴とする請求項３に記載の調節方法。
5. ５．水を第二群流路（７４）に流入せしめる前に、その水を水クーラー（８４） に通すことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の調節方法。
6. ６．第二群流路（７４）から出て来た水を建造物の屋根（８６）に散布せしめる ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の調節方法。
7. ７．供給空気の加温が必要なとき、排気空気を第二群流路（７４）に流入せしめ る前に、その排気空気をバーナー（８７）によって加温することを特徴とする請 求項１に記載の調節方法。
8. ８．供給空気用の第一群流路と、排気空気用の第二群流路とを有し、第二群流路 が第一群流路に対して熱交換自在に配置されている回収型熱交換器であって、第 二群流路（３４、７４）に水を直接流入せしめる手段（４０〜４３）を設けたこ とを特徴とする交換器。
9. ９．第二群流路（３４、７４）が平坦な熱交換板（３０、７３）によって形成さ れ、かつ略立設した平行な壁部を有し、その壁部が供給空気と排気空気の流れ方 向に平滑して形成され、給水手段（４０、７６〜７８）が第二群流路（３４、７ ４）の入口近傍に配置されており、その給水手段が第二群流路（３４、７４）の 壁部（３２、３３）の上端から、その壁部の略全長にわたって水を流入せしめる ことを特徴とする請求項８に記載の交換器。
10. １０．給水手段（４０、７６〜７８）が少なくとも一つの解放した水平溝（７６ ）を含み、その水平溝の長さが一方向において第二群流路（７４）の長さに略同 一であり、その水平溝の側部に複数の切欠部（７８）が形成されており、その切 欠部が水平溝（７６）の長さに沿って分配され、かつ第二群流路（７４）の壁部 （３２、３３）の略直上に配置されていることを特徴とする請求項９に記載の交 換器。
11. １１．少なくとも二つの水平溝（７６）を設け、これらの水平溝が第二群流路（ ７４）の壁部（３２、３３）の面に対して横方向に延びていることを特徴とする 請求項１０に記載の交換器。
12. １２．第二群流路（３４、７４）の下部に、その流路から出て来る水を収集する ために配置した容器（２３、８１）と、収集された水を第二群流路（３４、７４ ）の入口端へ再循環するために、容器（２３、８１）に接続された手段（４１〜 ４３、７９〜８０）を設けたことを特徴とする請求項８から１１のいずれか１項 に記載の交換器。